1. Основы коммутации: коммутация пакетов; сети с виртуальными каналами и дейтаграммные сети. Коммутация сообщений. Постоянная и динамическая коммутация

2. Организация доменов и доменных имен в ip сетях: система доменных имен dns (bind и программа named; алгоритм (кэширующий и не кэширующий) разрешения имен).

1. Коммутация пакетов.

Исторически появилась в конце 60-х годов, когда экспериментировали с первыми глобальными сетями

Метод коммутации каналов неэффективен для передачи неравномерного, с высоким уровнем пульсации компьютерного трафика.

Пример неравномерного компьютерного трафика: когда используется ftp сервер: просмотр каталога и скачка файлов.

Сообщение разбивается на части, которые имеют служебную информацию в заголовке (адресная информация, номер части).

Каждая честь передается как независимый информационный блок.

Коммутаторы имеют буферную память для временного хранения пакетов:

- сглаживание пульсации трафика на магистральных связях между коммутаторами;

- более эффективное использование полосы пропускания;

- более равномерная загрузка коммутаторов верхних уровней.

Для паря абонентов более эффективна коммутация каналов:

- время передачи в этом случае минимально;

- весь канал в их единоличном распоряжении.

Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия этой пары абонентов, т.к. пакеты ожидают своей очередь на магистральных коммутаторах.

НО:

Совокупный объем передаваемых данных в единицу времени при коммутации пакетов выше.

Эффективность коммутации пакетов была доказана в конце 60-х годов экспериментально и с использование имитационного моделирования.

Достоинства:

- высокая общая пропускная способность сети при передачи пульсирующего неравномерного трафика;

- возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов среды абонента.

Недостатки:

- неопределенность скорости передачи данных из-за задержек в буферной памяти коммутаторов;

- переменная величина задержек данных; может быть очень большой в моменты перегрузок сети;

- потери данных из-за переполнения буферной памяти коммутаторов.

Сети с коммутацией пакетов:

- с виртуальным каналом;

- дейтограммные сети

Сети с виртуальным каналом

Логический, виртуальный канал

- устанавливается перед началом соединения

- является единственным маршрутом для данного соединения.

Динамический – устанавливается по запросу; прокладываем маршрут и все пакеты передаем по этому маршруту.

Статический – создается вручную администратором.

Дейтограммные сети

Аналогия с обычной почтой.

Сообщения передаются от узла к узлу

В отличие от сетей с виртуальным каналом не поддерживается информация и маршруте соединения.

Коммутация сообщений

Близка к коммутации пакетов

Коммутация сообщений – это передача блока данных между транзитными узлами (компьютерами в сети) с временной буферизацией этого блока в хранилище.

Время хранения в промежуточном хранилище м.б. достаточно большим.

Пример: электронная почта.

Разгружает сеть для передачи трафика других видов.

Постоянная коммутация

- нет возможности пользователю произвольно коммутировать канал;

- соединение заказывается на длительный период;

- соединение коммутируется обслуживающим персоналом.

Это режим выделенных, арендованных каналов (линий)

Полупостоянная коммутация

Соединение устанавливается с помощью автоматических процедур, инициированных обслуживающим персоналом.

Динамическая коммутация

- разрешается устанавливать соединение по иниативе пользователя сети;

- коммутация выполняется на время сеанса связи;

- связь разрывается по инициативе одной из взаимодействующих сторон;

- период жизни скоммутированного канала не очень большой.

2. Соответствие между IP и доменным именем может храниться и устанавливаться на локальном компьютере (хосте). Например, в файле hosts.txt в ОС Windows. Но это не масштабируемое решение для глобальной сети.

Следовательно:

Централизованная служба – система доменных имен (Domain Name System, DNS)

Основана на распределенной базе данных отображений «доменное имя – IP»

Система доменных имен (Domain Name System, DNS). DNS - это централизованная служба, основанная на распределенной базе отображений «доменное имя - IP-адрес». Служба DNS использует в своей работе протокол типа «клиент-сервер». В нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы поддерживают распределенную базу отображений, а DNS-клиенты обращаются к серверам с запросами о разрешении доменного имени в IP-адрес.

Служба DNS использует текстовые файлы почти такого формата, как и файл hosts, и эти файлы администратор также подготавливает вручную. Однако служба DNS опирается на иерархию доменов, и каждый сервер службы DNS хранит только часть имен сети, а не все имена, как это происходит при использовании файлов hosts. При росте количества узлов в сети проблема масштабирования решается созданием новых доменов и поддоменов имен и добавлением в службу DNS новых серверов.

Для каждого домена имен создается свой DNS-сервер. Имеются две системы распределения имен на серверах. В первом случае сервер может хранить отображения «доменное имя — IP-адрес» для всего домена, включая все его поддомены. Однако такое решение оказывается плохо масштабируемым, так как при добавлении новых поддоменов нагрузка на этот сервер может превысить его возможности. Чаще используется другой подход, когда сервер домена хранит только имена, которые заканчиваются на следующем ниже уровне иерархии по сравнению с именем домена. (Аналогично каталогу файловой системы, который содержит записи о файлах и подкаталогах, непосредственно в него «входящих».) Именно при такой организации службы DNS нагрузка по разрешению имен распределяется более-менее равномерно между всеми DNS-серверами сети.

Каждый DNS-сервер кроме таблицы отображений имен содержит ссылки на DNS-cepвep своих поддоменов. Эти ссылки связывают отдельные DNS-серверы в единую службу DNS. Ссылки представляют собой IP-адреса соответствующих серверов. Для обслуживания корневого домена выделено несколько дублирующих друг друга DNS-серверов, IP-адреса которых являются широко известными (их можно узнать, например, в InterNIC).

Процедура разрешения DNS-имени во многом аналогична процедуре поиска файловой системой адреса файла по его символьному имени. Действительно, в обоих случаях составное имя отражает иерархическую структуру организации соответствующих справочников — каталогов файлов или таблиц DNS. Здесь домен и доменный DNS-сервер являются аналогом каталога файловой системы. Для доменных имен, так же как и для символьных имен файлов, характерна независимость именования от физического местоположения.

Процедура поиска адреса файла по символьному имени заключается в последовательном просмотре каталогов, начиная с корневого. При этом предварительно проверяется кэш и текущий каталог. Для определения IP-адреса по доменному имени также необходимо просмотреть все DNS-серверы, обслуживающие цепочку поддоменов, входящих в имя хоста, начиная с корневого домена. Существен­ном же отличием является то, что файловая система расположена на одном компьютере, а служба DNS по своей природе является распределенной.

Существует две основные схемы разрешения DNS-имен. В первом варианте работу по поиску IP-адреса координирует DNS-клиент.

• DNS-клиент обращается к корневому DNS-серверу с указанием полного до­менного имени.

• DNS-сервер отвечает, указывая адрес следующего DNS-сервера, обслуживающего домен верхнего уровня, заданный в старшей части запрошенного имени.

• DNS-клиент делает запрос следующего DNS-сервера, который отсылает его к DNS-серверу нужного поддомена и т. д., пока не будет найден DNS-сервер, в котором хранится соответствие запрошенного имени IP-адресу. Этот сервер дает окончательный ответ клиенту.

Такая схема взаимодействия называется нерекурсивной, или итеративной, когда клиент сам итеративно выполняет последовательность запросов к разным серверам имен. Так как эта схема загружает клиента достаточно сложной работой, то она применяется редко.

Во втором варианте реализуется рекурсивная процедура.

• DNS-клиент запрашивает локальный DNS-сервер, то есть тот сервер, обслу­живающий поддомен, к которому принадлежит имя клиента.

• Если локальный DNS-сервер знает ответ, то он сразу же возвращает его кли­енту; это может соответствовать случаю, когда запрошенное имя входит в тот же поддомен, что и имя клиента, а также случаю, когда сервер уже узнавал данное соответствие для другого клиента и сохранил его в своем кэше.

• Если локальный сервер не знает ответ, то он выполняет итеративные запросы к корневому серверу и т. д. точно так же, как это делает клиент в первом вари­анте. Получив ответ, он передает его клиенту, который все это время просто ожидает его от своего локального DNS-сервера.

В этой схеме клиент перепоручает работу своему серверу, поэтому схема называется косвенной, или рекурсивной. Практически все DNS-клиенты используют рекурсивную процедуру.

Для ускорения поиска IP-адресов DNS-серверы широко применяют процедуру кэширования проходящих через них ответов. Чтобы служба DNS могла оперативно отрабатывать изменения, происходящие в сети, ответы кэшируются на определенное время — обычно от нескольких часов до нескольких дней.

Программа named – это реализация Berkley Internet Name Domain – BIND.

Работает на основе протоколов TCP и UDP, порт 53.

Сервис BIND и его реализация named работают по схеме «клиент-сервер»

клиент – resolver

сервер – программа named

Задачи named:

• Обеспечить разрешение «прямых» запросов (IP по имени)

• Обеспечить разрешение «обратных» запросов (имени по IP)

«прямая» и «обратная» зона описывается в специальных файлах программы.

Билет 15